Estructura y función celular Por qué las células son tan pequeñas? Relación superficie/volumen: Mientras más grande sea la célula, menor área de superficie hay por unidad de volumen. Más allá de cierto tamaño, el material no puede ser movido hacia afuera o adentro con la suficiente rapidez.

Superficie vs volumen Tamaño pequeño permite un intercambio más eficiente y mayor velocidad metabólica.

TEORIA CELULAR  Todo organismo está formado por una o más células.  La célula es la unidad más pequeña que conserva las propiedades de la vida.  Las nuevas células surgen de células preexistentes. La célula como unidad viva más pequeña presenta las características propias de los seres vivos: 1. 2. 3. 4.

Puede sobrevivir por sí sola o tiene potencial para hacerlo Metabolismo altamente organizado Percibe y responde al ambiente Tiene el potencial para reproducirse

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Estructura de las células Todas tienen:

–Membrana plasmática –Región donde el ADN está almacenado –Citoplasma

Célula procariótica •Carecen de núcleo definido •Tienen una molécula de ADN circular •No tienen organelas definidas •Los flagelos, cuando los hay, son muy simples. •Son células muy pequeñas Organismos con células procariontes •Arquebacterias •Eubacterias (Bacterias y cianobacterias o algas azul - verdosas)

Célula eucariótica •Material genético delimitado por una membrana nuclear. (núcleo definido) •Varias moléculas de ADN asociadas a proteínas. •Tienen organelas definidas y un sistema de membranas internas. •Células de mayor tamaño y más complejas. •Flagelos cuando los hay, con estructura 9+2 •Organismos con células eucariontes: Protistas, hongos , plantas y animales Las compartimentalización que dan las organelas, permite que simultáneamente y en espacios reducidos se realicen varias funciones diferentes

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MEMBRANA y PARED CELULAR La membrana plasmática es una bicapa lipídica que delimita todas las células. Está formada por fosfolípidos, glucolípidos y proteínas y rodea, limita, da forma y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de las células. La membrana plasmática regula la entrada y salida de muchas sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular. En las células vegetales, hongos y algunos protistas, la membrana celular está recubierta por una capa inerte y rígida llamada pared celular. Los vegetales son capaces de mantener su forma erecta, gracias al soporte brindado por la celulosa, principal componente de la pared celular. Uniones celulares: existen pasos entre las células que permiten la comunicación entre ellas •Plantas: Plasmodesmos •Animales: Hay proteínas en las membranas que mantiene unidas las células entre sí

Ejemplos de diversas uniones celulares.

NÚCLEO Funciones  Mantiene las moléculas de ADN separadas de la maquinaria metabólica del citoplasma  Facilita la organización del ADN y copiarlo antes de la división celular Componentes  Envoltura nuclear o membrana nuclear  Nucleolo (uno o más)  Cromatina  Nucleoplasma

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Envoltura nuclear •Dos membranas externas (bicapas de lípidos) •Superficie interna tiene sitios de anclaje del ADN •Poros atraviesan las bicapas Nucleolo •Masa densa de material •Pueden ser uno o más •Centro de síntesis de los ribosomas •Consta de: ARN ribosomal, proteínas y ribosomas en varias etapas de síntesis •Subunidades deben pasar a través de los poros para llegar al citoplasma Cromatina •Todo el ADN + proteínas asociadas que se encuentran en el núcleo. •Cromosoma = molécula de ADN y sus proteínas asociadas •Los cromosomas cambian de apariencia en distintas etapas del ciclo celular

Bicapa que ve hacia el nucleoplasma

poro (complejo proteico)

Bicapa que ve hacia el citoplasma

Envoltura nuclear

SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS

•Grupo de organelas relacionadas en las cuales los lípidos son ensamblados y las nuevas cadenas peptídicas son modificadas •Productos son seleccionados y enviados a diferentes destinos •Los componentes del Sistema de Endomembranas son: el Retículo endoplasmático, el Aparatos de Golgi y Vesículas.

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Retículo endoplasmático

•Se extiende en el citoplasma •Compone hasta 50% de las membranas de la célula •Sintetisa proteínas de membrane y fosfolípidos entre otras cosas Hay dos tipos: liso y rugoso RE rugoso  Ribosomas de su superficie le confieren una apariencia rugosa. En ellos se sintetizan proteínas de membrana, enzimas digestivas, hormonas como insulina, etc.  Algunas cadenas polipeptídicas ingresan a él y son modificadas a su estructura tridimensional definitiva.  Células que se especializan en la secreción de proteínas tienen muchos R.E. rugoso  Las proteínas viajan en vesículas a otras partes de la célula o fuera de ella. RE liso • Serie de túbulos interconectados sin ribosomas • Lípidos ensamblados dentro de los túbulos, por ejemplo hormonas hechas a base de cholesterol como las hormonas sexuales. • Re liso inactiva basuras y drogas. Abundante en celulas hepáticas: limpia de alcohol y otras toxinas. • Almacena calcio: importante en contracciones musculares

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Aparato de Golgi • • • •

Coloca los últimos detalles a los lípidos que proceden del RE liso. Modifica, clasifica y empaca, para ser enviadas a los distintos destinos, las proteínas producidas por RE rugoso. Algunas proteínas grandes son reducidas a fragmentos Material llega y se va en vesículas

Vesículas

•Sacos membranosos que se mueven por todo el citoplasma. Lisosomas: •Contienen enzimas digestivas (digieren partículas alimenticias: proteínas sueltas hasta microorganismos completes y organelas gastadas o defectuosas) •Degradan proteínas, lípidos y carbohidratos en sus unidades.

VACUOLA CENTRAL •Organela llena de fluido •En células vegetales maduras, la vacuola ocupa 50-90% del interior de la célula •Almacena aminoácidos, azúcares, sustancias de desecho •Presión del fluido en la vacuola fuerza a la célula a expandirse

MITOCONDRIA

•Fábrica de ATP •Sistema de doble membrana. •Llevan a cabo eficientes reacciones que liberan energía •Estas reacciones requieren de oxígeno Estructura mitocondrial •Membrana externa en contacto con el citoplasma •embrana interna se pliega sobre sí misma •Membranas forman dos compartimientos distintos •La maquinaria productora de ATP está instalada en la membrana interna UCR- Sede de Guanacaste B-106 –Biología General Capítulo 4

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CLOROPLASTOS Convierte la energía solar en ATP a través de la fotosíntesis Estructura del cloroplasto •2 membranas externas alrededor del estroma (semilíquido) •En el estroma hay una membrana interna (“membrana del tilacoide”) •La membrana del tilacoide se encuentra plegada en discos interconectados (a cada apilamiento se le llama “granum”

Membrana Tilacoidal

Estroma

2 membranas externas

Otros plastidios

•Cromoplastos: Contienen carotenoides que dan coloraciones amarillas, anaranjadas, rojas a flores, frutos, etc •Amiloplastos: Plastidios que almacenan gránulos de almidón Tanto las mitocondrias como los cloroplastos se asemejan mucho a las bacterias

Tienen ADN, ARN y ribosomas propios

CITOESQUELETO Es un complejo Sistema tridimensional de fibras protéicas que se unen a las membranas celulares y entre sí gracias a proteínas de union y fijación que forman un armazón tridimensional dinámico interno en la célula. Está presente en todas las células eucariotas. Es la base de la forma celular y organización interna. Permite el movimiento ordenado de las organelas dentro de las células, y en algunos casos la motilidad celular. Elementos del citoesqueleto Microtúbulos: Elementos más largos, compuestos por la proteína tubulina. Involucrados en la forma, motilidad y división celular Microfilamentos: Elementos más finos del citoesqueleto. Compuestos por la proteína actina. Participan en el movimiento, formación y mantenimiento de la forma celular. Facilita la división del citoplasma en los animales. Filamentos intermedios: Sostienen la membrana plasmática. El tipo de proteína que lo constituye varía según la función y tipo de célula

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Componentes del citoesqueleto. Observe como dan soporte a las organelas, como retículo endoplasmático y mitocondrias, por ejemplo.

Mecanismos de Movimiento •Longitud de microtúbulos o microfilamentos puede cambiar •Microtúbulos o microfilamentos pueden acarrear organelas a distintos sitios de la célula

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Flagelos y Cilios Estructuras para motilidad celular. Son extensiones finas de la membrana plasmática, sostenidas internamente por microtúbulos del citoesqueleto. Estructura interna 9 + 2 Los cilios son más cortos y mucho más abundantes que los flagelos. En animales unicelulares los cilios son utilizados para desplazarse, en los multicelulares son utilizados para mover líquidos y partículas suspendidas por la superficie. Presentes en oviducto y vías respiratorias por ejemplo.

Ejemplos de cilios y flagelos y la forma en que se mueven.

Microtúbulo mostrando la estructura 9+2, característica de cilios y flagelos de células eucarióticas.

Pseudópodos •Algunos organismos celulares como las amebas, forman pseudopodos (“falsos pies”) •Lóbulos temporales e irregulares que funcionan para la locomoción y captura de las presas •Los seudópodos se mueven cuando los microfilamentos se estiran dentro de la célula y las proteínas motoras adheridas a los microfilamentos acarrean la membrana plasmática con ellos. UCR- Sede de Guanacaste B-106 –Biología General Capítulo 4

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Pseudópodos

Ameba mostrando sus seudópodos, en este caso Se encuentra englobando una partícula alimenticia.